中学化学教学设计的一则案例

选修课程，由于它的高选择性和专题性，十分有利于资优学生发挥优势潜能，经历针对性的培育，个性特长与创造力得以比较充分的发展。笔者设计的高中化学选修课程涉及理论与实验、拓展与深化、化学史与生活实际、研究与创新实践诸方面，设计的依据除了有学者关于拔尖创新人才特征的研究成果、资优学生的群体特征、化学学科特点、中学化学教学的要求，还有国内外中学生的科学竞赛活动及其要求。

一、中学生科学竞赛活动简介

竞赛活动是一种有意义的中学生课外活动，是学生个性发展的一种竞技舞台。各种竞赛活动以其丰富多彩的形式和各具特色的内容，有力地吸引广大中学生的好奇心、求知欲和参与感，进一步引导和发展学生对科学的浓厚兴趣。师长的促进、成功者的激励、同学间的竞争造就一种催人奋进的氛围，使学生在增长知识、提高能力的同时，受到科学思维和方法的训练，培养创新精神，增强竞争意识，磨炼意志品质。2002年中国青少年参加“英特尔国际科学与工程大赛（Intel ISEF）”，代表团赴美参赛前夕，全国人大常委会副委员长、中国科协主席周光召院士亲笔题词：在交流中进步，在竞争中成长（如图7-7所示）。从事创新人才早期培育的每位中学教师都会鼓励和组织广大学生积极参与，以各级各类竞赛的准备活动作为一条培养学生创新精神的重要途径。

图7-7　中国科协主席周光召院士为参加科技竞赛的青少年题词

目前，与化学有关的中学生科学竞赛活动主要有两类：一类是学科竞赛，另一类是科技竞赛。学科竞赛是以知识的传播、提高学生理解和掌握知识的能力为主的。其中规模最大、规格最高的化学竞赛是国际化学奥林匹克竞赛（International Chemistry Olympiad，简称IChO），以及与之相关的全国高中学生化学竞赛。每年一次，优胜者可以获得金牌、银牌、铜牌（即一、二、三等奖）。

科技竞赛是以提高学生的科技水平和科学素质为宗旨的。从一定意义上来说，它比学科竞赛对学生个性特长的包容面更大、更广，更多学习层面上的学生都有机会在此舞台上展示自己的特长，找到自我发展的新的生长点。国际上重大的青少年科技竞赛和交流活动目前有七项：（1）英特尔国际科学与工程大赛（Intel ISEF）；（2）欧盟青少年科学家竞赛；（3）土耳其国际环境科研项目和奥林匹克竞赛；（4）美国科学天才选拔计划；（5）俄罗斯迈向未来计划和国际青少年科学研究者大会；（6）全日本学生儿童发明创造展览；（7）韩国青少年发明比赛。我国组队参加的有其中的前三项。

二、小课题研究与课程实施策略的设计

借鉴欧美国家的成功经验与方法，基于20世纪70年代末起不间断地组织学生开展课外小课题研究的积累，笔者于1996年在学校领导的支持下设计并率先在所任教的全国理科实验班开设研究型校本课程——小课题研究，以后逐步发展成为华东师大二附中最具特色的一门校本课程。

小课题研究的课程目标是：培养中国乃至世界一流的高中生。课程内容分为A、B两类，A类为主课程：在教师（或有关专家）指导下，围绕一定课题的学生自主研究活动。其基本框架是：选题→开题→研究→结题；B类为辅助课程：图书情报检索、课题的论证与开题、创造发明技法、科学家和科技发展系列讲座、科研论文的撰写、科研成果的展示等。课程实施的策略是：目标递进的两阶段式，导师的指导原则是：定方向、指方法、解疑难、重发展。

第一阶段——帮助学生初步成长为“独立的研究者”。笔者注重采用各种方式努力激发学生对科学的兴趣，减少对科研的神秘感、遥远感和无所适从的心态。例如，邀请中国一流科学家与学生面对面交谈，介绍相关领域的最新成就和发展动态，将学生领向科学发展的前沿，开阔视野。又如，结合学习内容带领学生走出校门，到工厂、企业、科研单位等开展实地调查，在较为宽广的教学时空中帮助学生理论联系实际，学习通过观察、比较发现问题，了解完成科研任务的一般过程，为“选题”作好铺垫。再如，通过一个个案例教给学生学习与研究的方法、基本的实验技能和一些发明技法。笔者还采用案例分析法，通过一个个讲座展示中外著名科学家的故事，让学生知道科研成果总是与艰辛并存的；介绍一些学长的成功和遗憾，中学生科技竞赛活动以及相关要求等。

接着挑选一些已毕业学生取得较好研究成果的课题，让学生进行模拟开题报告，在与学长成功的研究过程和成果进行对比的过程中发现自己的不足，收获心得与体会。与此同时，学生开始自由结合，组成课题组，产生组长，开展调查研究。将科技讲座、图书情报检索、课题的论证与开题等辅助课程和学生活动结合、穿插进行，为“开题”打好基础。

然后在来自学生平时学习与生活的诸多问题中挑选2～3个有希望在较短时期内获得成功的题目列为课题，带领他们通过研究获得成果。例如，铜置换了锌吗？特种肥皂的研制，自制“黑猫洗洁精”等。成功的喜悦可以激发学生的创新欲望，坚定学生参与研究的自信心。真刀真枪的课题研究实践让学生有了初步的积累和丰富的体验，使研究活动跃上一个新的台阶。

第二阶段——指导学生开展独立研究。在此阶段，主要由学生自己从社区、生活、学习等身边各个领域发现和提出感兴趣的、具有挑战性的问题作为课题，在导师指导下自主开展研究活动。小组课题需要组内成员明确分工，既负责各自的研究任务，又相互研讨、密切配合；导师负责提供咨询，给予方法指导以及对课题研究的调控建议，协助突破关键。

在这一阶段，教师的首要工作是帮助学生选好课题。好的选题是成功的一半，它一般具有科学性、创新性、前瞻性和实用性四个特点，不受学科的限制。好的课题哪里来？需要师生共同关注科技、社会发展的种种信息，注意观察发现、记录积累学习与生活中各种各样令人费解或亟待解决的问题。例如，以化学的视角从课堂和生活中的化学两个方面进行挖掘；以教师独到的职业敏感，引导学生将身边不起眼的问题发展成为课题；从他人或自己探究活动中出现的新情况、新问题中发现课题……课题不在于大，不在于有多么高级，如果能产生于学生身边，有比较低的起点和适宜的生长点，又有可望突破的亮点，最能激发学生浓厚的兴趣和极大的潜能，确确实实能由学生自己完成并获得意想不到的成果。例如，2002年获得英特尔国际科学与工程大赛动物学特等奖的复旦附中屈铭志同学发明的类似于游标卡尺那样的自制仪器，用于简便地测量水螅的长度，进而测知水体受污染的程度，令评委们赞赏不已。

在此过程中，指导教师要勤巡视、多观察，不断了解学生课题研究的进展情况；坚持引导与放手统一，让学生自己去想、去学、去干，始终把指导定位于“指点方向，解答疑难”；及时召开研讨会，帮助学生纠正研究中的偏差，找到课题研究的新的发展方向。帮助学生处理好依靠他人与独立研究、向往成功与承受挫折、竞赛获奖与锻炼成长等关系。小课题研究课程的后期，学生放弃大量的休息时间，孜孜不倦，攻克难关通常成为校园一景。

虽然谁都希望在结题阶段看到小课题研究的有形成果，但是教师更应注重学生的过程体验、无形的收获。取得研究成果的学生，拿出论文或作品进行展示，接受答辩。暂时未能取得成果的学生，先完成课题研究报告，阐明自己的研究思路、研究工作，分析成败原因以及自己的研究所获和体会，力求让每位学生通过结题进一步看到自己的进步、长处和优势，并给出过程性评价。

实践证明小课题研究是培养学生创新能力的一条有效途径，它有诱人的明确目标，能提供学生一方容量极大的“用武之地”，给学生亲身经历力所能及创造活动的时间和空间，体验像科学家那样从事科学研究的过程，在克服困难与挫折的过程中学会负责，学会合作，锤炼意志，自觉培育科学精神和品质，学习创新，学做“科学人”，积累干事业的经验。

三、有关化学竞赛选修课程的设计

《全国高中学生化学竞赛基本要求》（以下简称《基本要求》）考虑与国际化学奥林匹克竞赛接轨，从学习内容到学习要求比我国中学化学课程标准要高得多。《基本要求》明确指出：“全国高中学生化学竞赛是学生在教师指导下的研究性学习，是一种课外活动。”“普通高中化学课程标准及高考说明规定的内容均属初赛要求。高中数学、物理、生物、地理与环境科学等学科的基本内容（包括与化学相关的我国基本国情、宇宙、地球的基本知识等）也是本化学竞赛的内容。”“最近三年同一级别竞赛试题所涉及的符合本基本要求的知识自动成为下届竞赛的要求。”“估计初赛基本要求需40单元（每单元3小时）的课外活动（注：40单元是按高一、高二两年约40周，每周一单元计算的）；决赛基本要求需追加30单元课外活动（其中实验至少10单元）（注：30单元是按10、11和12月共三个月约14周，每周2～3个单元计算的）。”从中不难看出化学竞赛参赛学生需要有坚实的化学基础知识、足够宽的知识面、熟练灵活的实验技能以及较强的解决与化学相关问题的能力。即使资优学生，也离不开化学教师有计划的、有针对性的、大量的指导与培养。

笔者遵循资优学生的成长规律，以化学学科竞赛参赛准备为载体，指导和培育学生的过程大致如图7-8所示。

图7-8　在化学竞赛参赛准备过程中资优学生成长规律及培养

为了达到上述目标，笔者设计的相关选修课程分为两个层级。在初级选修课程中设有化学拓展和化学实验提高。化学拓展课程侧重于从高考范畴的化学知识中寻找适合拓展的自然生长点，指导学生完成对化学竞赛初赛要求的全部化学理论知识的学习。例如，在化学平衡、电离平衡知识的基础上可引出沉淀溶解平衡、配位平衡理论的学习；从对化学反应速率的探讨引申至部分化学动力学内容的学习；完成强酸强碱中和滴定的课堂教学后，学生很容易继续学习更复杂的酸碱滴定及其他容量分析方法；通过讨论“为什么氢卤酸能和碳碳双键加成而不能和羰基加成”等问题，可引出有机反应机理研究初步……化学实验提高课程是在中学化学实验基础上帮助学生将实验技能提高到化学竞赛初赛要求以上。例如，通过诸如“从实验室制氢废液中提取皓矾晶体”“碱式碳酸铜化学式的测定”“粗盐纯化”等实验方案的设计和实践，既培养了学生运用学过的化学知识解决具体化学问题的能力，也让他们学会分析天平、抽滤、恒温加热等在中学课堂上从未见过的仪器设备及其使用方法。

在这两门选修课上，笔者十分重视引导学生以“卓越”为目标规划自己的三年化学学习，制订本学期的学习计划；指导他们学会在学习过程中不断调整自己的计划。需要拓展的学习内容虽然时间紧、难度大、要求高，但是笔者从不采用“细喂”“灌输”的方法，而是采用“教师讲述引入”“布置学习思考”“学生自学研究”“师生共同研讨”的方式来完成，或者通过“学生组成自学小组”“领取任务”“学生主讲”的研讨式讲座，或者设法把化学课堂移到高校、研究所，延伸至实验室，在达成学习目标的同时，培养和锻炼他们的自学能力，促进他们的合作学习，达成对化学基本概念和原理深入、精准的理解。将化学实验技能的学习与训练和研究化学问题的方法学习相结合，带领学生研究“正溴丁烷的制备”等典型实验，帮助学生把无机、分析、有机化学最基本的实验技能提高到熟能生巧、触类旁通的水平。学生可以根据自己的兴趣爱好和学习潜力选修其中的一门或两门课程，经过初步的规范培养和严格训练，充分认识自己的潜质与长处，明确后续的发展方向。

高级选修课程是与学生的兴趣特长匹配度最高的化学课程，具有智能高，或学术性明显，或常有奇思妙想，或擅长动手实验，或组织领导能力突出等不同特点的学生可以选学不同方向的选修课程，实现优势潜能的进一步开发，为个性化知识构成奠基。例如，适合参加化学竞赛的学生可以选修化学竞赛研习，在符合决赛基本要求的课程内容的学习中继续接受广度更大、难度和要求更高的学术训练；在剖析系列化学问题、探究典型实验的过程中查缺补漏、锲而不舍，进一步锻炼信息加工能力、思维能力和实验能力；在比较复杂、综合程度高的新情境中快速调用化学知识解决问题，培养自信心、灵敏性、精确性、整体性以及稳定的心理状态和战胜自我的意识等，获得宝贵的实践体验；学会及时进行自我总结，不断提升自己的化学学术水平。在此课程的设计中，阶段性的学习要求、学生研习资源的提供、问题情境的创设、个性化指导的策略方法与频率以及营造友好的、你追我赶的竞争氛围等都是不可缺少的。

关注学生创造力发展的化学教学把学生“学化学”的过程变成“学科学”的过程，大大激活学生的创新思维，有效提升学生的学习能力，高效率地完成特定的学习任务。笔者所教的学生不仅在国家规定的化学学业考试中，而且在各级各类化学和科技竞赛中屡屡取得令人瞩目的成绩，成为同龄人中的佼佼者。

例如，1990—2005年笔者所教的学生中获国际化学奥林匹克（IChO）金牌3块，银牌1块；在全国高中学生化学竞赛决赛中32人次获一等奖；在上海市各类中学生化学竞赛中290余人次获一等奖……在英特尔国际科学与工程大赛（Intel ISEF）、欧盟青少年科学家竞赛中获奖5项，有的成为首登Intel ISEF领奖台的中国大陆学生；在全国青少年科技创新大赛中获一等奖7项，二等奖1项；中国发明专利1项；获上海市青少年明日科技之星3人，科技希望之星6人；在上海市青少年科技竞赛中获一等奖31项、二等奖67项……

在上海市普陀区工作的12年间，笔者与区内基层学校教师协作努力，培养的学生在全国高中学生化学竞赛决赛中1人获一等奖，9人获二等奖；在全国青少年科技创新大赛中获一等奖2项；在上海市中学生化学竞赛中75人次获一等奖，150多人次获得二等奖；在“华理—化工杯”上海市中学生化学竞赛中，有2人分别获得一等奖的第一名，有两次捧回全市15个一等奖中的5个；多年在上海市高中生三大化学竞赛中均有学生荣获一等奖。

诸珏敏同学从第51届英特尔国际科学与工程大赛获奖归来时曾这样说：“过去我只知道听老师讲，花时间寻求书后早已有的答案，一度认为发明创造对于我是遥不可及的。老师引导我们开展的研究性学习完全改变了我的学习习惯……课题研究使我们敢于面对挑战，善于多角度思考问题，勇于提出独立见解，丰富的想象和创意不时涌现。它的每一步进展都需要付出艰苦的劳动……我们在课题研究过程中所学到的是一辈子都受用的。”曹杨二中董市阳、崔旭、黄晨，晋元高级中学江永杰等同学不约而同地在来信中写道：“参加化学竞赛的经历让我学会了追求梦想，令我在大学学习中总能有一些创意，动手实验水平始终高人一筹。”

的确，“追求梦想，勤勉刻苦，主动学习，严谨求实，团队合作，深深地刻在生活中，演变为一种习惯”，助他们进入一流高校后在成才路上迅跑，全国高等学校化学教育研究中心主任、全国化学竞赛委员会主任、国际化学奥林匹克亚太地区负责人、北京大学段连运教授称赞这些学生“会学习、会研究、会动手、会做人”。他们中的280多人日后成为博士或博士后，涌现出众多各具专长的人才，如华东师范大学倪明康教授成为获聘俄罗斯自然科学院外籍院士中最年轻的中国人；中国科学院“百人计划”引进人才——孙坚原、于连忠博士等，是“国家杰出青年科学基金”获得者；潘泓、沈珺和李晟同时在美国哈佛大学任教授；“蛋白质女孩”单舒鸥现任加州理工生物化学教授；李万均博士刚满30岁就被任命为“微软亚洲技术中心财务总监”；汪晴川博士23岁获得“全球通讯大会优秀论文奖”，是我国获此奖项的第一人；还有东视记者何小兰、凤凰卫视著名记者闾丘露薇、曾获普利策奖的《纽约时报》记者赵轶璐……

来自湖北省的周游同学13岁进入华东师大二附中首届全国理科实验班，16岁获得第29届国际化学奥林匹克竞赛银牌。高中毕业数年后的一个教师节前夕，从协和医科大学给笔者寄来了一封信，信的末尾有这么一幅随手画就的图画（如图7-9所示）：

图7-9　摘自周游同学的教师节来信

图画的水平谈不上高，但是图上的那一句话却让笔者感到如此温暖，并始终不敢忘怀：“如果有朝一日我能做出些许成就，那么我是在折射您的光芒。”在化学教学中悉心培育学生的个性特长，一定会使工作忙中更忙，更加复杂，但是它的意义和价值是无可比拟的，“教学相长”，相信关注学生个性特长发展的每位化学教师一定会感到格外充实，乐在其中的。

非常感谢《上海教育丛书》编委会的领导和专家给我机会以及鼓励和帮助，才使我能够从教学设计的角度把自己从教40年来对中学化学教学的感悟、理解和体会尽可能用一线教师喜读易懂的方式呈现出来，并与大家分享。由于能力、学识、时间有限，不妥之处恳请读者指正。

叶佩玉

2016年10月

【注释】

[1][美]兰祖利，里斯.丰富教学模式——一本关于优质教育的指导书[M].华华，戴耘，包容，译.上海：华东师范大学出版社，2000.